鑽塔

系列鑽塔從結構上分為單管兩腳塔、三角塔、四角塔、A型塔、K型塔、桅杆型塔、門字型塔、動態型塔等；從起塔方式上分為液壓式、機械式、組裝式、伸縮式、摺疊式等；從鑽塔工作角度上分為直立式和傾斜式；從選材上分為角鋼塔、管子塔、型鋼塔；從安裝型式分為散裝型、整體車裝型等；從用途上分為石油鑽井、水文鑿井、岩土工程、地質找礦、煤田勘探、工程勘察等；從提升有效高度上分為8米~55米；從提升能力上分為5噸到1000噸等。

摘要：結合XY系列立軸式岩心鑽機的特點，研製開發了與之配套的AY8-15m系列液壓起塔定向施工A型鑽塔，並獲得了國家實用新型專利。介紹了定向施工液壓鑽塔的結構形式、產品特點及應用實例。

關鍵詞：立軸式岩心鑽機；AY系列鑽塔；液壓起塔；定向施工

XY系列立軸式岩心鑽機突出特點是便於解體和搬運，可以實現0～90°任意角度斜孔鑽進，特別適合於在交通不便，場地不充裕的山區工作。結合此系列鑽機特點，研製開發了與之配套的AY8～15m系列定向施工液壓鑽塔。該鑽塔結構簡單、設計合理，已獲國家實用新型專利。

1 基本結構及特點

AY系列定向施工液壓鑽塔主要由底梁、塔梁、縱梁、龍門架、塔腿、二層台、油缸、管路、塔頂、天輪組件、副腿、引導繩組成（如圖一）。

總體上有以下幾個特點：

（1）利用鑽機液壓系統，實現液壓起塔，並與副腿配合使用，可以實現0～90°任意角度的固定，滿足0～90°任意角度的直斜孔鑽進需要。

（2）在結構盡量簡單的前提下保證各部約束有效，以滿足鑽塔在施工過程中的穩定性和足夠的強度。

（3）以可以滿足提升n根3米或n跟4.5米鑽桿的原則確定鑽塔的有效高度。

（4）與鑽機進行充分結合，除滿足結構尺寸和操作空間的要求外，盡量使操作人性化，安全舒適。

（5）對鑽塔各部分進行了合理解體，使強度得到保證的同時，每件重量都控制在200kg以內，便於複雜路況下的易於搬遷和沒有起重設備時的易於安裝。

AY系列定向施工液壓鑽塔由五根底梁支撐，轉盤中心前面兩根底梁中間部分用活節聯接，當鑽塔旋轉一定角度進行鑽孔作業時，可拆下妨礙作業的活節，實現了鑽機0～90°任意角度斜孔鑽進。

五根底樑上安裝龍門架組成完整的鑽塔底盤，由於XY系列鑽機迴轉器的迴轉平面垂直於鑽機方向，所以鑽機要與一般習慣的前後安裝方向旋轉90°成左右安裝方向，以便於立軸搬轉角度實現斜孔鑽進，這樣在鑽機移出時要在鑽塔側面留有一定的側移空間。獨特的龍門架結構，使鑽機順利實現側移，整機讓開孔口中心，解決了提放大徑鑽具的難題，而且鑽機迴轉器的迴轉和鑽塔的傾斜組成定向施工的一個完整配置，順利實現了塔頂-迴轉器-井孔三點一線0～90°的定向施工孔的鑽進。

根據與鑽塔配套的XY-4、XY-44、XY-5、XY-6B等鑽機的不同，設計有兩種龍門架不同的龍門架跨度，實現了鑽機側移后，鑽機仍能方便地進行操作。

二層平台的作用一是安靠鑽桿，二是連接塔腿，增強鑽塔整體強度。二層平台一般習慣安裝在鑽塔前面，用於安靠鑽桿，考慮到鑽塔傾斜后鑽桿的安放排列問題，通過改進把二層台安裝到了鑽塔的後部，保證安放鑽具簡單、方便、合理、安全。

一般情況下，要實現液壓起塔必須附帶較複雜的液壓系統----動力、油箱、油泵、壓力表、高壓油管、各種控制閥、各種接頭、密封件及附屬配件，很多使用場合都因使用繁瑣、實現困難和維護要求高放棄使用液壓而改用機械。而AY系列定向施工液壓鑽塔，借用XY系列鑽機本身的液壓系統進行起落塔，充分發揮鑽機和鑽塔各自的優勢，減輕了鑽機附件的重量，結構簡單，自動化程度高，使用安全可靠。油缸兩端的鉸接處設計有關節軸承，能有效克服在起塔的過程中隨著油缸活塞桿的伸長而產生的不同心帶來的較勁現象（如圖三）。

另外因為獨特的龍門架結構，塔腿支點高，鑽塔安裝時塔腿如水平放置，那麼每節塔腿都必須抬高進行銷子聯接，這就需要吊車配合安裝或用許多人力抬高安裝，這成為在交通不便的山區工作時準備工作中的一個難點。為此在原來單級油缸的基礎上改進為用多級油缸起塔，使每節塔腿都可以底於水平位置安裝，一端放於地面上進行安裝，節省了人力和物力。

副腿採用銷子連接，長度可以調整，用來在鑽機任意角度斜孔鑽進時支撐鑽塔。而且AY系列定向施工液壓鑽塔提供了兩種副腿聯接高度，鑽塔在傾斜鑽進時選擇合適高度的副腿進行支撐，會使鑽塔更加穩定、可靠。AY系列定向施工液壓鑽塔利用油缸與可調副腿配合調整，使鑽塔可以固定在0～90°任何角度位置，再配合它的獨特結構實現傾斜固定角度的鑽進工作。所以它可以根據地形和施工目的選擇經濟適宜的場地和斜度進行鑽進，使其在進行定向孔施工時，操作簡便易行，工作效率高。

天車的設計首先要保證強度要求，同時做到了盡量減輕重量，盡量採用通用件和標準件，做到了簡單、靈活、耐用、易製作和易檢修。

AY系列定向施工液壓鑽塔設計了引導繩裝置，保證鑽塔在斜孔鑽進中，提吊系統沿引導繩運動，能夠使提吊系統和鑽具的傾斜方向保持不變，避免因提吊系統重量引起鑽具下垂從而影響鑽進質量。

基本參數

AY系列定向施工液壓鑽塔的基本參數見表1

表1 AY系列定向施工液壓鑽塔的基本參數

應用實例

AY系列定向施工液壓鑽塔結合地質勘探施工實際，力求做到結構緊湊，設計合理。目前已在北京、河北、山東、吉林、新疆、寧夏、湖北、湖南、福建等地的煤田地質勘探、有色金屬礦勘探以及地質結構勘探方面得到廣泛應用，並出口到蒙古國進行煤礦、有色金屬礦的地質勘探，鑽塔強度、承載能力、靈活性、各角度下鑽進都滿足設計要求。

北京中資環公司、新疆有色706地質大隊、新疆地礦四隊、中國煤田地質局等配套XY-4、XY-44、XY-5 、XY-6鑽機，在新疆地區進行煤礦和金礦等有色金屬勘探工程施工，鑽進了25°～90°定向孔，深度500～1000米，鑽進效率滿足了甲方設計要求，取得了較好經濟效益和社會效益。

（1）定向施工、斜孔鑽進的應用範圍越來越廣，它可以根據岩脈分佈、地形和施工取芯目的來選擇經濟適宜的場地和斜度進行鑽進，AY系列定向施工液壓鑽塔與XY系列鑽機配套使用，使鑽機的適用性、可靠性得到了進一步驗證，使其良好的使用性能得到更充分的發揮，是XY鑽機配套的良好設備。

（2）AY系列定向施工液壓鑽塔與XY系列鑽機配套使用，可以實現垂直於岩脈的定向施工鑽進，可以準確探明礦藏儲量，同時縮小鑽進深度，降低施工成本，滿足探礦工程施工需要。

（3）XY系列鑽機配套使用與AY系列定向施工液壓鑽塔配套使用，能夠節省人力、物力，提高施工效率，取得了良好的社會效益和經濟效益，具有廣闊的應用前景。